javase - 多线程之volatile

 

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特性（一）：实时可见性

特性（二）：禁止指令重排序

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 volatile ：英文的字面意思是易变的、不稳定的。

特性（一）：实时可见性

（什么意思？一个线程对属性进行写操作，通知其他线程。告诉他们，这个属性已经发生了改变。）

通过一个demo讲解下。如下：

package com.test.testDemo3;

import com.test.testThread.TestThread;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class TestDemo1 extends Thread {

    private static volatile boolean flag = false;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        new Thread(() -> {
            while (true) {
                if (flag)
                    System.out.println("test success");
            }
        }).start();
        Thread thread = new TestDemo1();
        thread.start();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        TestDemo1.flag = true;
    }
}

启动了两个线程。之后sleep两秒。再修改TestDemo1线程的flag值为true。

运行看看：

test success
test success
test success
test success
test success
test success
test success

会一直输出 test success。说明什么？ 说明TestDemo1通过对flag 设置volatile。再进行写操作，做出了改变。然后会通知另一个线程，另一个线程会根据这个变化后的flag做出处理，执行if语句中的代码。

注：作为比较，去掉 volatile 试试，看看结果。

再看一个例子：

public class TestDemo1 extends Thread {

    private static volatile boolean flag = false;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        new Thread(() -> {
            while (true) {
                if (flag)
                    System.out.println("test success");
            }
        }).start();
        Thread.sleep(2000);
        Thread thread = new TestDemo1();
        TestDemo1.flag = true;
        thread.start();
    }
}

这个例子与上面的类似，区别是TestDemo1是在启动之前修改flag的值。

也会一直输出：

test success
test success
test success
test success

去掉volatile，就会什么都不输出。

为什么要让sleep两秒呢？ 因为会发生指令重排序。线程的运行先后顺序并不能确定，这就导致可能TestDemo1先运行。那这个测试就没有意义了。

从上面的例子以及叙述能得出：

一个线程对volatile修饰的属性进行写操作，会通知其他线程，（包括正在运行中的线程）。告诉他们，这个属性已经发生了改变。体现一种实时性。

volatile底层基于内存屏障。

关于内存屏障：

编译器和CPU可以在保证输出结果一样的情况下对指令重排序，使性能得到优化。插入一个内存屏障， 相当于告诉CPU和编译器先于这个命令的必须先执行，后于这个命令的必须后执行。内存屏障另一个作用是强制更新一次不同主内存的工作内存。例如，一个写屏障会 把这个屏障前写入的数据刷新到工作内存，这样任何试图读取该数据的线程将得到最新值

（节选于：https://www.cnblogs.com/churao/p/8494160.html）

特性（二）：禁止指令重排序

先来谈一下 volatile 并不能保证原子性。

通过两个线程，对一个变量i,进行++操作。即i++

public class TestDemo1 extends Thread {

    private static volatile int i = 0;

    @Override
    public void run() {
        for (int j = 0; j < 10000; j++) {
            i++;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        for (int j = 0; j < 5; j++) {
            new TestDemo1().start();
        }
        System.out.println(i);
    }
}

即使有volatile，结果也不一定是50000。先来看如下图所示：

可能会发生这样一种情况：线程A将i = 1，传到主内存的同时，B正在读取i的值。i = 0，再进行+ 1操作，i = 1。这时，主内存向各个工作内存通知i已有线程A 变更为  1 。但是线程B进行+ 1操作后已经变更为1了。再次将i = 1，传给主内存。造成结果不等于50000。 

最后再谈谈禁止指令重排序。

详见：

https://mp.weixin.qq.com/s/zn8e7nKUPXq4G4CzyE7rPA